Termika a molekulová fyzika

Garant předmětu:

Petr Jizba

Přednášející:

Filip Petrásek

Cvičící:

Juraj Kováč, Tereza Lehečková, Magdalena Parýzková, Filip Petrásek, Stanislav Skoupý, Vojtěch Teska

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

1. teplotní roztažnost a rozpínavost látek, přenos tepla

2. stacionární a nestacionární vedení tepla, přestup a prostup tepla,

3. 1. a 2. princip termodynamický, ideální i reálný plyn, entropie.

4. nechemické systémy: dielektrikum a magnetikum

5. Maxwellovy vztahy a termodynamické potenciály

6. kinetická teorie látek: Maxwellovo rozdělení rychlostí, ekvipartiční teorém

Požadavky:

1. Pravidelná docházka na cvičení s max. 2 neomluvenými absencemi.

2. Dva zápočtové testy během semestru a jeden souhrnný opravný zápočtový test na začátku zkouškového období. Zápočet je udělen za alespoň 4 body z 8, resp. 5 bodů z 12 po opravném testu.

3. Zkouška zahrnuje 2 teoretické otázky, přičemž výsledná známka je vážený průměr známky z ústní teoretické části a známky na základě počtu bodů ze zápočtových testů během semestru.

Osnova přednášek:

1. Teplotní roztažnost látek: délková, plošná a objemová, rozpínavost plynů

2. Šíření tepla vedením, prouděním a zářením, stacionární vedení s dokonalou i nedokonalou izolací

3. Nestacionární vedení tepla, obecná rovnice vedení tepla

4. Přestup a prostup tepla

5. Nultý a první princip termodynamiky, děje v ideálním plynu, druhý princip termodynamiky, Carnotův cyklus, obecný kruhový děj, Clausiova nerovnost

6. Entropie homogenního chemického systému, Gibbsův paradox

7. Obecná teplota, absolutní termodynamická teplota

8. Termodynamické proměnné nechemických systémů

9. Tepelná kapacita KV a KP

10. Třetí princip termodynamiky.

11. Ekvipartiční teorém a jeho důsledky.

12. Maxwellova rovnovážná rozdělovací funkce rychlostí

13. Van der Waalsova stavová rovnice, Jouleův a Thomsonův pokus, zkapalňování plynů.

Osnova cvičení:

1. Teplotní roztažnost látek

2. Šíření tepla vedením. Stacionární a nestacionární vedení tepla

3. Přestup a prostup tepla

4. Nultý a první princip termodynamiky, děje v ideálním plynu

5. Druhý princip termodynamiky, Carnotův cyklus, obecný kruhový děj

5. Entropie homogenního chemického systmu, směšovací entropie

6. Tepelná kapacita KV a KP

7. Třetí princip termodynamiky

8. Reálný plyn, Van der Waalsova stavová rovnice

Cíle studia:

Znalosti:

Znalosti základních jevů a procesů které probíhají v chemických (a některých nechemických) termodynamických systémech.

Schopnosti:

Aplikace matematického a koncepčního aparátu termodynamiky na konkrétní příklady z fyzikální a inženýrské praxe

Studijní materiály:

Povinná literatura :

[1] Z. Maršák, E. Havránková: Sbírka řešených příkladů z fyziky(Termika a molekulová fyzika), ČVUT,Praha, 2004.

[2] R. F. Sekerka, Thermal Physics: Thermodynamics and Statistical Mechanics for Scientists and Engineers, Elsevier, 2015

[3] A. Rex and C.B.P. Finn: Finn's Thermal Physics, 3rd Edition, CRC Press, Boca Raton, 2017

Doporučená literatura:

[4] D.V. Schroeder, Introduction to Thermal Physics, Pearson Education, 2013

[5] J.Kvasnica, Termodynamika, (SNTL,1965) dostupné vknihovně FJFI ČVUT

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Aplikované matematicko-stochastické metody (volitelný předmět)
• Jaderné inženýrství - Aplikovaná fyzika ionizujícího záření (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (PS)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (PS)
• Jaderná a částicová fyzika (povinný předmět programu)
• Jaderné inženýrství - Jaderné reaktory (PS)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (PS)
• Matematické inženýrství - Matematická informatika (volitelný předmět)
• Matematické inženýrství - Matematické modelování (PS)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)
• jaderné inženýrství - Radioaktivita v životním prostředí (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)